高靭性型ビニロン繊維補強モルタルの開発

UD.C691328.4

1.

は じめに 近年

,コ

ンク リー トの高靭性化 のため

,短

繊維 をコン ク リー ト中に混入 した繊維補強 コンクリー トに関す る研 究が活発 に行 われている。 と りわけ

,高

靭 性型 セ メ ン ト 系 複 合材 料 は

,ひ

び割 れが

1箇

所 に集 中す る こ とな く, 微 細 なひび割 れが分散 して

,疑

似 ひず み硬 化 を生 じる材 料 で あ り,こ の特徴 を利用 して構造物のエ ネルギー吸Jえ デバ イス に適 用 しよ うとい う試 み も報告 されている1)。 上記 の ような材料 を鉄 筋 コンクリー ト(以下 ,RCと 略記) 構造 物 に積極 的 に適 用 して い くこ とは

,RC構

造物 の耐 震 普 通 モ ル タル NM 軽 量 モ ル タル LM 東急建設技術研究所報No.27

4耐

震壁の構造実験

5ま

とめ を扱 う場合

,コ

ンクリー トの破壊 力学 が挙 げ られるム働。 最 近 で は

,逆

解析 法4)を用 い て繊維補 強 コンク リー トの 優 れ た引張靭性 を評価す る方 法 も示 されてい る5)。 その ため本報では

,高

靭性型 ビニ ロ ン繊維補強モ ル タ ルの開発 を行 い

,破

壊力学手法 を用いて材料性能 を評価 す る とともに

,そ

の妥 当性 を検討 した。 また

,中

・高層 集合住 宅 のエ ネルギ ー吸収 ・損傷制御 デバ イス と して耐 震壁 を取 り上 げ

,開

発 され た高靭性型 ビニロ ン繊維補強 モ ル タル を用 いた

RC耐

震壁試験 体 の水平載荷実験 を行 い

_,そ

_{の効果 について検討 した。} 圧 縮,曲げ 割 裂 引 張

高靭性型 ビニロン繊維補強モルタルの開発

渡部

憲

*

白都

滋

・

大岡

督尚

半

キ

小澤

潤治

*

磯

雅人

・

要 約

:

従来のコンクリー トより引張靭性,ひび剖 れ分散性に優れたビニロン繊維補強モルタルの開発 を行い,逆解析法に よる破壊力学を用いた材粋F土能評価 を行った。また,開発 された高靭性型 ビニロン繊維補強モルタルを用いた耐震壁 の構造実験を行い,普通コンクリー トを使用 した場合 と比較 した。その結果,本研究で用いた逆解析手法は,ひ び割 れ分散性の高い繊維補強モルタルの性能評価法 とな りうること,耐震壁の壁パネルにビニロン繊維補強モルタルを使 用することにより

,普

通 コンクリー トを用いた場合 よりひび割れ分散性が高いこと

,か

つせん断耐力が上昇する ことを実験で確認 した。 キーワード

:

高靭性材料

,ビ

ニロ ン繊維補強モルタル

,破

壊力学

,耐

震壁

,ひ

び割れ分散性 目 次 1.は じめ に 2.材料 開発

3材

料 実験結 果 と考察 性 のみで な く

,耐

久性 の面 か らも有効 と考 え られる。 繊 維補強 コンクリー トを使用 したRC構 造物 の性能 を評

2.材

料 開発 価 す る場 合

,材

料 レベ ルでの性 能 を明確 に し

,そ

の適 用

2.1

材料 実験概要 性 を検討 してお く必要がある。コンクリー トのひび割 れ

試験体 の一覧 を表 1に 示す。モ ル タルの種類 は,れ圭砂 表

1

材料実験概 要 モ ル タル種類 敦 荷 圧 縮,曲げ 割 裂 引 張 イ1冊骨材

(S)SS

セ メン ト(C) 大 J法 :0 2mm 旨 通 ポ ル ト ラ ン ドセ メ ン ト 25]]),し し:廃ガ ラ ス 発 最 大 寸 法 :5 0mm) :12口m.弾性 係 数:40CPa,り￨ ,V3:太 径 儀 雑 (径 :02皿田, 大 骨 本イ( 維 (V)Vl,知 径 級 雑 (径 :0 04mm.Fてさ 張 強 度i1600MPa),V2:中 径 親 経 tイモ:0]団m,長さ:24口皿,弾性 係 数:25CPa)り 張;中ナ寛:1100MPa)

長 さ:24mm,弾性 係 敏:30CPa,り￨ザ1(1,〕度:912MPa) ビ ニ ロ ン 試験 体 名 細 骨 材 S 水 セ メ ン ト比 W/C (vt %) 制骨 材 セ メ ン ト比S/C (vt %) 繊 維体積混 入率Vf (vol %) ビニ ロ ン繊 維V 4υ V2 50 NN 60 200 VZ tjυ jぅ しL 4υ 30 V2

*建

築研究室

**建

築エ ンジエア リング部

クI ップゲ ー ジ ク ロスヘ ッ ド

Y

ひび割 ― ドセ ル (1 00kN) 高感度変位計 (10mn) 単 位 結 合応 力 σ(MPa) GFT働:破壊エネルギー 甲

:有

効破壊エネルギー (開口変位0,5冊n時) σ。 :初期結合応 力 σ_05:結合応力 (開口変位0.5「:n時) c :限界 開口変 位 友位計測冶具 ンス トロ

図

1

切欠き梁

3点

曲げ載荷

き σ05

Y

ひび割 0.5 δ c 開 口変位 δ(mln) 多直線近似引張軟化曲線 増 分変位 単位:mm 図2 〇 〇 中 〇 〇 一 50 150 150

(a)離

散 ひぴ割 れモ デル 50 50 図

3

試験体のモデル化 50 100 ひぴ害」れモデル 50 モ ル タル (SM),普通細骨材 モ ル タル (卜lM)お よび廃 ガラ ス発泡細骨材モ ルタル

(LM)の

3種

類 で

,W/Cは ,SMで

は50%(SM50),卜lMでは

40,50お

よび

60%(帥

140,50お よ び

60),LMで

は

30,35お

よび

40%(m30,35お

よび40) と した。繊維体積混入率 (Vf)は

,SMお

よびLMでは0お よび 2%,いlMで は

0,1,1.5お

よび

2%(VFO,VFl,VFl.5

お よび

VF2),使

用 した繊維 は ビニ ロ ン繊 維 で

,SMで

は径 0.04Hlm,長 さ12nlmの細径繊 維 (Vl),Lヽ Iでは径0,1■lnl,長 さ24ェllllの中径繊維 (V2),卜l卜lで は

,Vl,V2繊

維 お よび径 0.2EIIn,長さ241Ⅲlの大径繊維

(V3)に

ついて検討 を行 っ た。細骨材 セメ ン ト比 (S/C)お よび骨材種類 は

,文

献 い等 を参考 に して試練 りに よつて決定 した。載荷 は,圧 縮,割 裂 引張 お よび切欠 き梁

3点

曲げの

3種

類 と した。試験体 寸法 は

,圧

縮お よび害J裂_{引張 実験 で は φ100×}2001ttl,切 欠 き梁

3点

曲げ実験 で は 100× 100×40011mで

,各

3体

製 作 した。試験 体 は

,モ

ル タル打設後 1日 で脱型 し

,試

験 時 (材齢 28日

)ま

で標準水 中養生 を行 った。

2.2

切 欠 き梁

3点

曲 げ載 荷 お よび計 測方 法 切 欠 き梁

3点

曲げ載荷の概 要 を図1に示 す。切 欠 きは, 載荷 直前 に

,ダ

イヤモ ン ドカ ッター を使 用 して試験体 中 央 に深 さ50111mと なる ように施工 した。支 点 間の スパ ンは 300肛l【llであ る。載荷 は

,100kNの

イ ンス トロ ン型精密万能 試験 機 を用 い て行 い

,ク

ロスヘ ッ ド速度 を制御 した。ク ロスヘ ッ ド速度 は

,繊

維補 強 モ ル タルで は

0.lnWminの

載荷 速度 と したが

,プ

レー ンモ ル タルでは最大荷重後 の 急激 な荷重低 下 を防 ぐため,0.01「m/minの載荷速 度 と し た。荷重 は 100kNロ ー ドセルで計 測 し

,荷

重点変位 は図 1に示 す変位 計測冶具 を試験体 に取付 け

,10Rm高

感度 変 位 計 で計 沢1した。切 欠 き日の 開 口変位 は

5mmク

リ ップ ゲー ジで計測 した。各計測 デー タは

,デ

ー タロガーを使 用 して取込 んだ。 (b)

2.3

破 壊 力学 パ ラ メー タの評価方法 破壊 力学パ ラメー タの評価方法 は

,切

欠 き梁

3点

曲げ 実験 の

Pd結

果 に対 して

,モ

ー ド

I型

の仮想 ひび害1れモ デ ルに基づ くひび割 れ進展解析 を行 い

,図

2に

示す多直 線近似 引張軟化 曲線 を推 定す る逆 解析 法1)を用 い た。 2.4 FE冊 解 オ斤方法 本繊維補強 モ ル タルの逆解析 で は

,ひ

び割 れが

1箇

所 に集 中す る とい う仮定 の もとに

,破

壊 力学パ ラ メー タを 推定 してい るため

,得

られ た破壊力学パ ラメー タの妥 当 性 につ いて検討 を行 う必 要が あ る。その ため本研 究 で は, ひび割 れが

1箇

所 に集 中 した ものお よび多数 の微細 なひ び割 れが発生 した切 欠 き梁

3点

曲げ実験 結果(卜l卜140-VF2 V2お よび卜

lM60-W2V2)を

対 象 としたFEM解析6)を_{行 った} c 切 欠 き梁

3点

曲げ試験体 は

,図

3に示 す ように要素分 割 した。 ひび害」れのモデ ル化 は

,切

欠 き上部 の リガメ ン ト部 を離散 ひび割 れモ デル と したケース (図

3(a))お

よび荷重点 を中Jとヽとして左右50111mをひび害」れ進展領域 と 想 定 し

,ひ

び割 れ回転 を考慮 した分布 ひび割 れモデル と したケー ス (図

3(b))の

2種

類 と した。各 要素 は

, 4

節点アイソ′ゞラメトリック要素 と し

,図

3(a)の

離散 ひび割 れ部 分 のみ

4節

点界面要素 と した。構 成素材 の構成則 と して, ひび害Jれ進展箇所 では

,引

張恨Jに逆解析 で得 られた多直 線近似 引張軟化 曲線 を適 用 し

,圧

縮側 を弾性 と した。な お

,そ

の他 の箇所 は全 て弾性 とした。解析 は

,荷

重 点 に 増 分変位 を与 え る変位 増分解析 と し

,実

験 で得 られた荷 重 点変位が

8∼

10T丁 [lであ つたため,荷 重点変位 が8■lmと る まで解析 を行 った。

3.材

料実験結果 と考察 図

4に

,切

欠 き梁

3点

曲げ実験 によって得 られたP―d ＋ 耳

関係

(3体

の平均値

)の

一例 (繊維補強

,Vf=2%,W/Cの

影響

)を

示す。Nttlと LMの 場合

,W/Cの

増大 に伴い

Pd関

係の形状が延性的 となっている。 表

2に

_,逆

解析で得 られた破壊力学パラメータお よび 圧縮

,割

裂引張実験の結果一覧 を示す。表中には切欠 き 梁

3点

曲げ実験後の目視 によるひび割れ観察結果 も併記 してある。NMは

,同

一繊維種類,Vfの 場合

,W/Cが

60%で 多数の微細 ひび割れ (10本

)が

発生 している。また,LlM は

,W/Cが 35%,40%で

多数の微細 ひび割れ

(8本

)が

発 生 している。なお

,多

数の微細 ひび割れが発生 した試験 体 は,SM50-VF2 V2,いlM50-Ⅵツー

V3,NM60-VF2-V2,LM35-VF2-V2お よびLM411 VF2W2で ある。 東急建設技術研究所報No.27 図

5に

,いlMおよびLMの 破壊エネルギーとW/Cの 関係 を 示す。同種モルタルの場合

,多

直線近似引張軟化曲線の 開回変位 (δ

)が

0,5ェIInまでの有効破壊エネルギー(GFu) に与える

W/Cの

影響は小 さいが

,多

直線近似引張軟化 曲

線の限界開口変位

(δ_c)ま

での破壊エネルギー

(G「D)か らGFUを引 い た値 (GrD Gド

)は

W/Cの影 響 を顕 者 に受 け て

いる。即ち

,ヽ

勘―

Gド

が著しく増大した試験体は

,多

数の

微細ひび割れが確認で きたNM60-VF2-V2,LM35-WF2-V2お よびLM40-VF2 V2で ある。 図

6に

_,逆

解析で得 られた多直線近似引張軟化曲線の 一例 (繊維補強

,Vf=2%,W/Cの

影響

)を

示す。切欠 き梁

3点

曲げ実験で多数の微細ひび割れが確認で きたSM50-― ‐ ―SM50-VF2-Vl LM35-VF2-V2

-

―_NM40-VF2-V2

-

―N附60-VF2-V2 一 LM30-VF2-V2

-LM40-VF2-V2

_NM50-VF2-V2 ヽ ＼ … ヽ ヽ ー ― 帯 05 1 1.5 2 2.5 開 口変 位 δ(mm) 図

6

多 直線近似 引張軟化 曲線 の一例 (繊維補 強

,Vf=2%,W/Cの

影響) ︵己 ● も Ｒ 慢 却 提 ︵豆 江 側   憚 ︵豆 江 側   に ︵く こ ︱ 十 ミ ヽ 日 邸 澪

2 4 6

荷 重 点 変 位d(mm) 図

4

荷重 一荷重点変位 関係 の一例 (繊維補 強

,Vf=2%,W/Cの

影 響) 25 35 45 55 水 セ メ ン ト比W/C(%) 図

5

破壊 エ ネル ギーー水 セ メン ト比 関係 試 験 体 名 SM50-VF0

2 4 6

荷 重 点 変 位d(mm) 図

7

荷重 ―荷重点変位 関係 8 65 8 2 強度 f[ GF RILEMの 方法 に よ り算定 した ル ギ ー ft i繊 モ ル タ,レにつ い て1よ ひ f t Cff:逆解析法 によ り得 られた多直線近似引張軟化曲線の δ‐0 01mmまでの結合応力の平均値

NM60-VF2-V2に ついては, δEで σ‐OMPaと なっていな彰ヽ。NM60-VF2-V2:δ c‐4 195mmで ,=0 36MPa

ひび割れ本数:曲げ試験後,切欠 き先端 よ り発生 したひび割れを目視 により観察 ひび割れ帝幅:曲げ試験後,ひび割れが多数発生 した ものについて,ひび割れ発生領域 をノギスにより計測 ′ / ― ‐―SM50-VF2-Vl LM35-VF2-V2 -… ―NM40-VF2-V2

-

一NM60-VF2-V2 ‐………LW30-VF2-V2 -――――LM40-VF2-V2 NM50-VF2-V2 鼈 D｀ _{― ■}. ｀、 十 公 (、 _ -1 ・ ヽ _ご ゝ

_{_―}

_、 ー ― 工 こ _{… …} ノ△ /′ GFTS° GFU Ett GFU Δ 6F SD 葡← GF SD o GFTSD_GFU Ei CF

//

￢

LM

_/

/ NM _VF2-V2 ノ / オ ノ 乳 _に 日 VF2-V2 ―――‐NM40 △ FEM離 散NM40 口 FEMう,｀1,NM40 一 NM60 る FEM離散 NM60 fl FEM分 布NM60 r 「 ユ守 正 ン

恥 ― ― L 法カ Gr OF (N/m) 梨二月十↑ 「 GrT｀D (N/al〕 迎 聯 4「 有 効 GFu (N/ul) (MPa) 子ノ」別 結 合 応 力 1民界 開 口 変位 δじ (皿皿) 再 列 引 張 強 度 ft(.ff (MPa) 開 国 変 位 0 5mttl 時 ィァ (MPa) 寺1山 曲 げ 強 度 fb (MPa) 本 (ッ｀ひ 割 れ 本 数 び び 割 れ 帯 幅 (MPa) 緬 度 Ｌ 強 イング 係 穿欠 Ec (CPa) l R6 0 00 = 30 45 3 17 7 1 31 32 32 1 70 0 052 bb60 rrrl 1もうZ b υり 4 υ′1 4 Z∪ Zl)Z4 Z17r 11/b b.bV 1 31r 4 υZ Z bb も 04 b∪.b 1,7も 0 0∪ 3.6Z 44 3 Z3 り 3 43 4 1υ b Z.bl Z 6b も 33 lt, 33 r 33 U lr 3 ﹁ 一 ﹁ 一

７ ぼ

戸

面

Ｆ

︲帝

坐 

﹁翠

イ π

一

， 下

_Ｆ

ｂ √

Ｆ

万

一

な一

７

一

Zりυも Z 4r れ よ

(b) NM60-VF2-V2 図

8

ひぴ割 れ状況 (FE‖解析

1回

転 ひび割 れモデル

]荷

重点変位 δ=8mln) NM40-VF2 V2 写真

1

ひび割 れ状況 (実験結果) VF2-V2,NM60-VF2-V2,LM35-VF2-V2ヨ むよ乙ドLM40-VF2-V2￢G は

,多

直線近似 引張軟化 曲線 は,δ =0.5ΠIΠl以降,δ の増 加 に伴 い

,緩

やか に応力低 下 してい る。一方

,そ

の他 の 試 験体 で は

,

δ

=0.5mm以

降急激 な応 力低 下 が生 じてい る。 以上 の こ とは

_,本

研 究 で用 い た逆 解析手法 によ り

,多

数 の微 細 ひび割れの発生が破壊力学パ ラメー タに与 える 影響 について評価 で きる ことを示 してい る。 図

7に

,切

欠 き梁

3点

曲げ実験 お よび

FEM解

析 に よ り 得 られ たP―

d関

_{係 を示 す。 いず れの解析手法 を用 いた場} 合 も実験 で得 られた最大荷重 を多少低 め に評価 している ものの

,Pd関

係 の形状 は槻 ね実験 結果 と近似 してい る。 図

8に

,分

布 ひび割 れモ デル を用 い た場合の

FEM解

析 に よ り得 られた

,荷

重点変位 8剛 時点 での切 欠 き梁 ひび 割 れ状 況 を示 す。 また

,写

真1には実験後 の切欠 き梁 ひ び割 れ状況 を示す 。 ひび割 れが

1箇

所 に集 中 した場 合 (NM習

O W2 V2)も ,多

数 の微細 なひび害Jれが発生 した場 合 (卜lM60-VF2 V2)も

,本

FEM解

析 手法 を用い る こ とに よ り繊維補強モル タルのひび割 れ状況 を再現可能であるこ とがわか る。即 ち

,本

研 究 で用 いた逆 解析手法 は

,多

数 の微細 ひび害Jれが発生 した場合の破壊 力学パ ラメー タの 評価 手法 として適用の可能性 が高い。

4.耐

震 壁 の構造実験 開発 した ひび害」れ分散性 の高 い高靭性型 ビニ ロ ン繊維 補強 モ ル タル を地震時 に発生す る応力 の大 きな部材

,例

えばRC造建物 における耐震壁へ適用す るこ とによ り,ひ び害Jれに対す る修復性 の高 い建物が可能 となる。そ こで, ビニ ロ ン繊維補強モル タルを用いた耐 震壁の性能評価法 の基礎 的資料 を得 るために

,水

平 載荷 実験 を行 った。

4.1

実験概要

4.1.1

試験体 試験体詳細 図 を図

9に

示す。試験体 はせ ん断破壊が先 行 す る ように設計 された1層 1スパ ンの耐震壁 と し

,試

験体総数 は

3体

と した。各試験体 の形状

,寸

法

,配

筋 は 同 じと し

,壁

_{パ ネルの厚 さ ど‖お よび内の り長 さ ′vは}

,そ

500 2000 1760 図

9

試験体 詳細 図 表

3

コンク リー トの材料試験結果 N/2 P/2 モルタ よ り算 出 した。 表

4

鉄筋 の 果 表

5

ビニ ロン繊維 の仕様 ル ド 深 エキスバン コッターの 柱 主筋 歩D13 〇 〇 ≡ 一 〇 〇 〇 打設方向 試 験 体 部 位 ナL重 _びD(｀Pa)圧縮強度 割裂強度_σT(Pa) S単性係数 Ec(CPa) ポ ア ツ ン比 壁パネル NO.1 側 柱 2.25 28.6 2 21 219 0 160 壁パネル 1 83 25.5 3.14 10.3 0.215 N0 2 側 桂 2.33 26.6 2.60 24.2 0 232 壁パネル 2.06 26.2 2.35 14 1 0 190 NO.3 側 柱 2 33 27 7 2.51 24,6 0.195 種 別 試験体 降伏強度 (MPa) 破 断強度 (MPa)

側

 

∽

NO.1 335 516 20.1 D6 (SD295A) NO.2, NO.3 306 484 19.3 NO.1 384 541 27.4 D13 (SD345) NO.2, NO.3 374 516 19 1 ビニロン 繊維 繊維径 (μm) 繊維長 (ΠIn) '張 弾性髯 (CPa) 引 張 強 度 (辮Pa) 仲び (%) 密 度 (g/帥3) Vl 40 12 40 1600 6.0 1.3 V2 100 24 25 1100 10.0 13

れぞれ 6cm,176c皿,壁筋比psは0.27%(D6@200シ ングル), 柱 の幅bと せ い晃はそれぞれ24cm,主筋比発は

2.65%(12-D13),帯

筋 比 ρ7は0・

53%(2-D6@50)で

あ る。下部 ス タブ 上面 か らの加力点高 さねvは 140cmと し

,シ

アスパ ン比 力_v

/(/汁

2曳

)は

0.625であ る。変動 因子 は

,壁

パ ネルに使 用 したセ メ ン ト系材料 とし

,NO.2,NO.3で

はそれぞれ異 なる ビニ ロ ン繊維 を使用 した (NO.2で

Vl,NO.3dで

V2使 用

,表

5参

照

)補

強モ ル タル を使 用 し,NO.11ま 比較用 に 普通 コ ンク リー トを使用 した。

4,1.2

試験体 の製作 と使 用材料 試験体 は水平方 向打設 と した。普通 ヨ ンク リー トを使 用 したNO.11よ_{一体打 ち と したが}

_,NO.21N03の

壁 パ ネル と柱お よびス タブは分離打設 とし

,壁

パ ネル と左 右の柱 お よび上下 ス タブ間 にはエ キスパ ン ドメ タル

(20mm X

10011Ⅱ llのコ ッター形状)を配置 し,壁 パ ネル部分 を打設(ビ ニ ロン繊維補強モル タル)後 材令1日で柱お よびス タブを 打 設(普通 コ ンク リー ト)した

cコ

ンクリー ト

,モ

ル タル の 目標圧縮強度

,グ

_】は30N/臣lln2と した。使 用 した材料の 試験結果 を表

3,表

4に

また

,ビ

ニ ロン繊維の仕様 (カ タログ値 よ り)を 表

5に

示 す。使用 した ビニ ロ ン繊 維,細 骨材 は

,NO.2で

Vl,石圭砂 (最大径

0.2nlm),N03で V2,山

砂(最大径2.51ttll)と した。

4.1.3

載荷方法 柱 の軸力比 (Nん晃 び』)は,1/6と した。水平力 は載荷点 位置 での水平変形角 R(‐ △//av,こ こに

,△

は載荷点位 置 での水平 変形

)制

御 と し

,漸

増振 幅の正 負交番 繰返 し 載荷 と した。

4.2

実験結果 と考 察

4.2.1

水平 力 …水平変 形 曲線 と破 壊性 状 実験 結果一覧 を表

6に

,最

終破壊 状況

,水

平 力 と水平 写真

2

最終破 壊状 況 (NO.1) 東急建設技術研究所報No 27 表

6

実験結果 一覧

辛l ysy=tv′_{‖bpsび り}cot _{ψ tttan} θ(1-′)rvザ

「ロノび, -250-200-1_50-100-050 000 050 100 150 200 250 水 平 変形 角 R(%)

(a) NO.1

1500 1250 1000 750 500 250 0 -250 -500 -750 -1000 -1250 -1500 -10 00 10 水 平変形 角R(%)

(b) NO.2

20 1500 1250 1000 750 500 250 0 -250 -500 -750 -1000 -1250 -1500 ２ も Ｌ Ｒ 畔 ＜ ２ も Ｌ Ｒ 昨 ＜ ２ も 住 Ｒ 昨 ＜ -25 -20 -15 -10 -05 00 05 10 15 20 25 水平変形角 R(%)

(c) NO.3

図

10

水 平 カー水 平 変 形 角 曲線 試験体 最大耐カ_P″声(kN) 最大耐力発環 時変形角 ∫7殖x(%) せん断耐力 ysu牟,(kN) [P殖り_`/yw] 最終破壊状況 NO.1 930 0.40 675 [1.38] 壁パネル脚部のせん 断すべ り破壊 NO.2 1034 0.50 629 [1.64] 壁バネル上部のせん 断すべ り破壊 1061 0.50 645 [1.64] 壁パネ 断すべ ル脚部のせん り破壊 NO.3 普通コンクリート ●最大耐カ ーー せん断強度計算値 写真

3

最終破壊状況(NO.3)

変形角 の関係 を写真

2,3お

よび図 10に 示す。 全試験体 とも曲げひび割 れ

,せ

ん断 ひび割 れの順 にひ び割 れが発 生 し

,変

形 の増大 とともにひび割 れが進展 し 拡大 した。各試験体の最大耐力 は 件 1/200の 載荷時 に得 られ

,最

終破壊状 況 は壁 パ ネル脚部 のせ ん断すべ り破壊 であ つた。普通 コンク リー トを使 用 したNO,11よ_,最大耐 力発現 後 の変形 の増大 または繰返 しに よ りせ ん断 ひび割 れの拡大お よび壁 パネルの コ ンクリー トの剥落が顕著 と な り

,耐

力 が著 し く低 下 した。一方

,ビ

ニ ロン繊維補強 モ ル タルを使 用 した

NO.2,NO.3で

は,NO.1よ り耐力低 下 が小 さ く

,ま

た

,パ

ネル内せ ん断 ひび割 れ幅

,間

隔 は, NO.1よ りか な り小 さ く (写真

2, 3),

ビニ ロ ン繊維 に よる補強効果が見 られた。なお

,N02,NO.3の

最終破壊 状況 に有為 な差 は見 られなか った。

4.2.2

最 大耐 力 表

6に

示す ように

,ビ

ニ ロ ン繊維補強モル タルを使 用 した

NO.2,NO.3の

_{最大耐 力 の実験値 塩 ドは}

_,普

通 コンク リー トを用 いたNO。1の1,1倍程度 であ った。また

,材

_料 試験結果 による材料強度 を用いて指針式[8]によるせ ん断 耐 力の計算値 聰uに 対す る最大耐力の実験値の比 (見_っ

/

聰

J)は

,N(l.1で

1.38,NO.2,N03で

1,64と な り

,ビ

ニ ロン繊維補 強モル タルを壁パ ネルに使 用す ることによ り せ ん断余裕率が19%高まった (表

6参

照)。

5,ま

とめ 普通細骨材 お よび廃 ガラス発泡細骨材 をベース とした, 高靭性 型 ビニ ロン繊維補強モ ル タル を開発 し

,逆

解析 手 法 に よる材料性能評価 の可能性 を示 した。 耐震壁 の壁 パ ネルに ビニ ロ ン繊維補強モ ル タルを使 用 す るこ とによ り

,普

通 コンク リー トを用 いた場 合 よ りひ び割れ分散性 が高 ま り

,か

つせ ん断耐力が上昇す ること を実験 で確認 した。 謝 辞 切欠 き梁 3点 曲げ試験体の FEM解 析 に際 し有益 なるご助言 を 頂 いた, 日本大学 理工学部 建築学科 の自井伸明教授 に謝 意 を表 します。 また

,破

壊力学パ ラメータの評価 に際 し有益 な る ご助言 を頂 いた

,東

京都立大学大学院 工学研究科 建築 学専攻の橘高義典教授 に謝意 を表 します。 さらに

,試

験体製作 に際 し材料 を提供 して頂いた

,(株

)クラレ,クリスタルルイ(株

),太

平 洋セ メン ト(株),(株

)ポ

ゾ リス物産に謝意 を表 します。 参 考 文 献 1)(財)日本建 築 セ ンター:日米 共 同構造実験研 究「高 知能建 築構 造 シス テ ムの開発」平 成11年度報告 書

,2000.3

2)破 壊 力学 の応 用研究委 員会:破壊 力学 の応 用研 究委 員会報 告書,日本 コ ンク リー トエ学協 会, 1993.10

3)CEB:CEB―FIP MODEL CODE1990,Thomas Tclford,pp

33-58 4)橘高 義典

,上

村 克郎

,中

村成春 :コ ンク リー トの引張軟 化 曲線 の多直線 近似解析, 日本建築学会構造系論 文集

,第

453 号, pp 15-25, 1993 3 5)大岡督 尚

,橘

高義 典

,渡

部 憲 :コ ン ク リー トの破壊 パ ラ メー タに及ぼす短繊維混 入お よび材 齢 の影響, 日本建築学 会構 造系論文 集

,第

529号

,pp 1 6,20003

6)DIANA Foundation Expcrtisc Ccntcr for Computational

Mcchanics(DIANA vcrsion-7):DIANA Finitc Elcmcnt

Analysis Uscrs Manual,TNO Bu1lding and Construction

Rcscarch,1998

7)RILEM,Draft Rccommcndationi Dctcrmination of thc Fracturc Energy of Mortar and Concrctc by ヽイcans of Thcrr―point Bend Tcst on Notchcd Bcams, "fatcrials and

Structures,ヽ/ol 18,No 106, pp 285-290, 1985

8)日 本建築学 会:鉄筋 コ ンク リー ト造 建 物 の終 局強度型耐 震 設計指 針 同解説

,1990

Perfollllance of Vinylon Fibcr Reinforced Cemcnt Composites

K.Ⅵratanabc,S,Hakuto,J Oza、

va,IOh‐

oka,and M Iso

ヽrinylon flbcr rcinforccd ccmcnt composites、 ハ/ith thc charactcristics of multiplc cracking、 vcrc dcvelopcd Thc matcrial

propertics of flbcr rcinforccd ccmcnt composites wcrc cxa■ lincd using the fracturc mcchanics parameters obtaincd by thc notchcd bcaln spccimcns tcsted under 3‐ point loading. Thc structural wals using flbcr rcinforced cement colmpositcs、 vcrc tcsted under simulatcd seismic loading and the perfomance were conlpatcd、 vith that using nollnal concrete lt can bc concludcd thatthc FEM analysis procedures adoptcd in this study∼ vas ablc to si=nulatc cracking bchaviour ofvinylon ibcr rcinforccd cemcnt colmposites. It was also showll that the shear strengths ofthc structural walls using iber rcinforced composites wcrc incrcascd by 10%M/hen compared with that using nonmal concrctc